JP2021055755A - 転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり軸受自体の構成により、構成部材間の摩擦摺動が発生する部位に潤滑油を供給することが可能な転がり軸受を提供する。【解決手段】円錐ころ軸受３は、支持対象の回転部材であるカウンタシャフト２４と共に回転する内輪３１と、内輪３１を囲む外輪３２と、内輪３１の外周面３１０に形成された内輪軌道面３１０ａ及び外輪３２の内周面３２０に形成された外輪軌道面３２０ａを転動する複数の円錐ころ３３とを有する。外輪３２には、潤滑油Ｌを内周面３２０に導く導油孔３０が形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、複数の転動体が内輪と外輪との間に配置された転がり軸受に関する。

従来、複数の転動体が内輪と外輪との間に配置された転がり軸受が、例えば自動車のトランスミッションにおいて回転部材を支持するために用いられている。このような転がり軸受に対しては、構成部材間の摩擦による摩耗や発熱の抑制のため、潤滑油を供給する必要がある。また、支持対象の回転部材からラジアル荷重及びスラスト荷重を受ける部位に配置される転がり軸受としては、小端面及び大端面と円錐形状の転動面とを有する円錐ころを転動体として備え、円錐ころの大端面に対向する側面を有する大鍔部が内輪に設けられた円錐ころ軸受が用いられる場合がある。

特許文献１には、トランスミッションのカウンタシャフトを支持する円錐ころ軸受に、トルクコンバータや変速機に作動油を供給するオイルポンプの漏れ油を供給することが記載されている。オイルポンプの漏れ油は、ポンプボディに形成された第１漏れ油通路と、カウンタシャフトと平行にトランスミッションケースに形成された第２漏れ油通路と、第２漏れ油通路から流出した漏れ油を受ける受容部材と、受容部材に受容された漏れ油がカウンタシャフトの一端部側に向けて流下するようにトランスミッションケースに形成されたガイド通路とによって、円錐ころ軸受に供給される。

特開２０１３−７２５５１号公報

特許文献１に記載のものでは、オイルポンプの漏れ油を潤滑油として円錐ころ軸受に供給するために、ポンプボディ及びトランスミッションケースに油路を形成する必要があり、加工工数が増大してしまうと共に、トランスミッションケースが大型化してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、転がり軸受自体の構成により、構成部材間の摩擦摺動が発生する部位に潤滑油を供給することが可能な転がり軸受を提供することを目的とする。

本発明は、上記の目的を達成するため、支持対象の回転部材と共に回転する内輪と、前記内輪を囲む外輪と、前記内輪の外周面に形成された内輪軌道面及び前記外輪の内周面に形成された外輪軌道面を転動する複数の転動体とを有する転がり軸受であって、前記外輪に、潤滑油を前記内周面に導く導油孔が形成されている、転がり軸受を提供する。

本発明によれば、転がり軸受自体の構成により、構成部材間の摩擦摺動が発生する部位に潤滑油を供給することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る転がり軸受としての円錐ころ軸受が用いられた自動車のトランスアクスルを水平方向に沿った断面で示す断面図である。 （ａ）は、円錐ころ軸受３を軸方向から見た図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 外輪の一部を示す斜視図である。 （ａ）は、トランスアクスルケースの外輪保持部の鉛直方向の下端部における円錐ころ軸受の断面図である。（ｂ）は、（ａ）のＢ部の拡大図である。

［実施の形態］
本発明の実施の形態について、図１乃至図４を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を実施する上での好適な具体例として示すものであり、技術的に好ましい種々の技術的事項を具体的に例示している部分もあるが、本発明の技術的範囲は、この具体的態様に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係る転がり軸受としての円錐ころ軸受が用いられた自動車のトランスアクスルを水平方向に沿った断面で示す断面図である。図１では、図面左方が車幅方向の左側にあたり、図面右方が車幅方向の右側にあたる。以下、「左」及び「右」とは、車幅方向の左右をいうものとする。

駆動源としてのエンジン１の出力軸であるクランクシャフト１１の回転駆動力は、トランスアクスル２を介して左右のドライブシャフト５１，５２に伝達され、左右の車輪に配分される。トランスアクスル２は、主な構成要素として、トランスアクスルケース２０と、トルクコンバータ２１と、変速機構２２と、ドリブンギヤ２３と、カウンタシャフト（反転軸）２４と、ディファレンシャル機構２５とを有している。図１では、トルクコンバータ２１及び変速機構２２の構成の詳細については図示を省略している。

トランスアクスルケース２０は、ダイキャスト成形されたアルミニウム合金からなり、トルクコンバータ２１、変速機構２２、ドリブンギヤ２３、カウンタシャフト２４、及びディファレンシャル機構２５を収容している。また、トランスアクスルケース２０は、図略のマウント部材により、エンジン１と共に車体に弾性支持されている。

トルクコンバータ２１は、不図示のポンプインペラ、タービンランナ、及びステータを有して構成され、クランクシャフト１１の回転トルクを増幅して変速機構２２の入力軸２２１に伝達する。変速機構２２は、入力軸２２１の回転を変速し、入力軸２２１から入力された駆動力を出力ギヤ２２２から出力する。出力ギヤ２２２は、ドリブンギヤ２３と噛み合わされている。出力ギヤ２２２のギヤ歯２２２ａ及びドリブンギヤ２３のギヤ歯２３ａは、斜歯からなる。

カウンタシャフト２４は、一対の円錐ころ軸受３，４によってトランスアクスルケース２０に対して回転可能に支持されている。ドリブンギヤ２３は、カウンタシャフト２４にスプライン嵌合されてカウンタシャフト２４に対する相対回転及び軸方向の相対移動が規制されており、カウンタシャフト２４と一体に回転する。

カウンタシャフト２４には、中空の円筒状であり、軸方向の一部にドライブギヤ２４１が設けられている。ドライブギヤ２４１は、ディファレンシャル機構２５のリングギヤ２５１に噛み合わされている。ドライブギヤ２４１のギヤ歯２４１ａ及びリングギヤ２５１のギヤ歯２５１ａは、斜歯からなる。

ディファレンシャル機構２５は、リングギヤ２５１と一体に回転するデフケース２５２と、デフケース２５２に固定されたピニオンシャフト２５３と、ピニオンシャフト２５３に軸支された一対のピニオンギヤ２５４，２５４と、一対のピニオンギヤ２５４，２５４に噛み合う左側のサイドギヤ２５５及び右側のサイドギヤ２５６とを有している。サイドギヤ２５５，２５６には、左右のドライブシャフト５１，５２がそれぞれスプライン嵌合されている。なお、図１では、左右のドライブシャフト５１，５２を構成する等速ジョイントのアウタレースの一部を図示している。

リングギヤ２５１は、デフケース２５２の外周に配置され、複数のボルト２５７によってデフケース２５２に固定されている。デフケース２５２は、左右の両端部に配置された一対の円錐ころ軸受２５８，２５９により、トランスアクスルケース２０に対して回転可能に支持されている。変速機構２２の入力軸２２１の回転軸線Ｏ_１、カウンタシャフト２４の回転軸線Ｏ_２、及びデフケース２５２の回転軸線Ｏ_３は、互いに平行であり、水平方向に延在している。

トランスアクスルケース２０には、左右のドライブシャフト５１，５２を挿通させる挿通孔２０１，２０２が形成されている。また、トランスアクスルケース２０には、潤滑油が収容されており、この潤滑油によってトランスアクスルケース２０内の各部の摺動が潤滑される。挿通孔２０１，２０２からの潤滑油の漏出は、シール部材２６１，２６２により抑止されている。

ドリブンギヤ２３のギヤ歯２３ａのねじれ方向、及びカウンタシャフト２４のドライブギヤ２４１のねじれ方向は、ドリブンギヤ２３が出力ギヤ２２２から受ける噛み合い反力の軸方向の分力と、ドライブギヤ２４１がリングギヤ２５１から受ける噛み合い反力の軸方向の分力とが相殺される方向である。

本実施の形態では、前進駆動時において、ドリブンギヤ２３には右側への軸方向移動力が作用し、ドライブギヤ２４１には左側への軸方向移動力が作用する。ただし、ドリブンギヤ２３とドライブギヤ２４１との径差により、ドライブギヤ２４１に作用する軸方向移動力がドリブンギヤ２３に作用する軸方向移動力よりも大きいため、カウンタシャフト２４には、全体として左側への軸方向移動力が作用する。したがって、カウンタシャフト２４を支持する一対の円錐ころ軸受３，４のうち、左側の円錐ころ軸受３が、右側の円錐ころ軸受４よりも大きなスラスト荷重を受ける。このため、左側の円錐ころ軸受３には、本発明の潤滑油供給構造が適用されている。以下、この円錐ころ軸受３について、詳細に説明する。

図２（ａ）は、円錐ころ軸受３を軸方向から見た図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

円錐ころ軸受３は、内輪３１と、内輪３１を囲む外輪３２と、内輪３１と外輪３２との間に配置された複数の転動体としての円錐ころ３３と、複数の円錐ころ３３を保持する保持器３４とを有して構成されている。内輪３１、外輪３２、複数の円錐ころ３３、及び保持器３４は、円錐ころ軸受３の構成部材である。内輪３１及び外輪３２は、例えば浸炭鋼からなり、円錐ころ３３は、例えば軸受鋼からなる。保持器３４は、例えば合成樹脂からなる。図２（ｂ）では、外輪３２の中心軸線Ｃを一点鎖線で示している。

内輪３１は、支持対象の回転部材であるカウンタシャフト２４に外嵌され、カウンタシャフト２４と共に回転する。外輪３２は、トランスアクスルケース２０に設けられた外輪保持部２００に内嵌されて保持されている。

内輪３１の外周面３１０には、円錐ころ３３が転動する内輪軌道面３１０ａが形成されている。外輪３２の内周面３２０には、円錐ころ３３が転動する外輪軌道面３２０ａが形成されている。円錐ころ３３は、内輪軌道面３１０ａ及び外輪軌道面３２０ａを転動することにより、自転軸を中心として自転しながら、カウンタシャフト２４の回転軸線Ｏ_２を中心として公転する。

円錐ころ３３は、直径が異なる小端面３３ａ及び大端面３３ｂを自転軸に沿った軸方向の両端部に有すると共に、小端面３３ａ側から大端面３３ｂ側に向かって徐々に外径が大きくなる円錐状の外周面を転動面３３ｃとして有している。内輪３１には、大端面３３ｂに対向する側面３１１ａを有する大鍔部３１１及び小端面３３ａに対向する側面３１２ａを有する小鍔部３１２が、内輪軌道面３１０ａから径方向外方に突出して設けられている。大鍔部３１１及び小鍔部３１２は、内輪３１に対する円錐ころ３３の軸方向の位置を規定している。

外輪３２の内周面３２０は、内輪３１の大鍔部３１１の径方向外側と対向する端部の内径が小鍔部３１２の径方向外側と対向する端部の内径よりも大きく、小鍔部３１２の径方向外側と対向する端部から大鍔部３１１の径方向外側と対向する端部に近づくにつれて徐々に内径が大きくなるテーパ状となっている。

前述のように、円錐ころ軸受３は、カウンタシャフト２４から左方向へのスラスト荷重を受けるので、円錐ころ３３は、大端面３３ｂが大鍔部３１１の側面３１１ａを摺動しながら自転する。このため、仮に円錐ころ３３の大端面３３ｂと大鍔部３１１の側面３１１ａとの間に潤滑油が供給されないと、摩耗や発熱が発生してしまう。そこで、本実施の形態では、潤滑油を導く導油孔３０を外輪３２に形成している。次に、図３及び図４を参照し、外輪３２の構成及び導油孔３０の作用について詳細に説明する。

図３は、外輪３２の一部を、仮想線で示す円錐ころ３３と共に示す斜視図である。図４（ａ）は、トランスアクスルケース２０の外輪保持部２００の鉛直方向の下端部における円錐ころ軸受３の断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ部の拡大図である。

本実施の形態では、外輪３２の周方向の８か所に、導油孔３０が等間隔に形成されている。それぞれの導油孔３０は、外輪３２を軸方向に貫通しており、その一端部に潤滑油が導入される導入口３０１が設けられ、他端部に潤滑油が導出される導出口３０２が設けられている。導出口３０２は、外輪の軸方向両端部のうち、内輪３１の大鍔部３１１の径方向外側と対向する端部、すなわち大径側の端部の近傍における内周面３２０に開口している。導入口３０１は、内輪３１の大鍔部３１１の径方向外側と対向する端部とは反対側の端部、すなわち小径側の端部に開口している。

図４（ａ）に示すように、外輪３２における小径側の端部には、潤滑油Ｌが溜まる凹部３２１が形成されている。凹部３２１は、外輪３２の小径側の端部における軸方向端面３２ａから軸方向に窪むように、周方向全体にわたって環状に形成されている。このため、外輪３２の軸方向端面３２ａと凹部３２１の底面３２１ａとの間には、段差面３２１ｂが形成されている。導油孔３０の導入口３０１は、段差面３２１ｂよりも内径側で凹部３２１の底面３２１ａに開口しており、凹部３２１に溜まった潤滑油Ｌが導入口３０１に導入される。

導入口３０１に導入された潤滑油Ｌは、導油孔３０によって外輪３２の内周面３２０に導かれる。導油孔３０は、例えば直径が１ｍｍ程度の丸孔であり、導出口３０２が導入口３０１よりも外輪３２の径方向外方に位置するように、外輪３２の中心軸線Ｃに対して傾斜して形成されている。このため、外輪保持部２００の下端部における導油孔３０は、導出口３０２が導入口３０１よりも鉛直方向の下方に位置し、潤滑油Ｌが重力によって導入口３０１から導出口３０２に流れやすくなっている。中心軸線Ｃに対する導油孔３０の傾斜角は、例えば１〜２°である。

外輪保持部２００は、外輪３２の軸方向端面３２ａが当接する外環面２００ａと、外環面２００ａの内側に形成された内環面２００ｂと、外輪３２の外周面３２ｃと対向し、外輪３２が例えば圧入によって嵌合される嵌合面２００ｃとを有している。内環面２００ｂは、外環面２００ａに対して外輪３２から離間する方向にオフセットして形成され、外輪３２の凹部３２１の底面３２１ａと隙間を介して対向している。外環面２００ａは、内径側の一部が凹部３２１の底面３２１ａと隙間を介して対向している。

凹部３２１の底面３２１ａと内環面２００ｂとの間には、凹部３２１の底面３２１ａと外環面２００ａとの間よりも大きな隙間が形成される。潤滑油Ｌは、外輪保持部２００への流入量が少ない場合には凹部３２１の底面３２１ａと外環面２００ａとの間のみに貯溜され、流入量が多くなると、凹部３２１の底面３２１ａと内環面２００ｂとの間にも貯溜される。なお、外輪保持部２００には、例えばドリブンギヤ２３の回転によって掻き上げられた潤滑油Ｌが、例えば嵌合面２００ｃに形成された切り欠きから流入する。外輪保持部２００の下端部は、流入した潤滑油Ｌの貯溜部となっている。

図４（ｂ）に拡大して示すように、円錐ころ３３は、転動面３３ｃと大端面３３ｂとの間に面取り部Ｒを有している。面取り部Ｒは、転動面３３ｃと大端面３３ｂとを滑らかに連続させるように、円弧状に形成されている。外輪３２の内周面３２０には、円錐ころ３３の自転軸Ｏ（図４（ｂ）に示す）に対して垂直な方向に沿って面取り部Ｒと対向する部位に、導油孔３０の導出口３０２が開口している。図４（ｂ）では、この部位の範囲をＲａで示している。なお、図４（ｂ）では、導出口３０２の全体がＲａで示される範囲に形成された場合について図示しているが、導出口３０２は、少なくとも一部がＲａで示される範囲に形成されていればよい。

このように、導出口３０２は、外輪軌道面３２０ａよりも外輪３２の大径側の端部における軸方向端面３２ｂ側の内周面３２０に開口している。これにより、円錐ころ３３が外輪軌道面３２０ａを転動しても、転動面３３ｃが導出口３０２の周縁のエッジ部に接触することがなく、転動面３３ｃに傷等が発生することが抑止されている。なお、円錐ころ３３における転動面３３ｃは、円錐ころ３３の転動時に外輪軌道面３２０ａに接触し得る部分をいい、円錐ころ３３がクラウニング形状に形成されている場合には、僅かな曲率で形成されたクラウニング部も転動面３３ｃに含まれる。

（実施の形態の作用及び効果）
以上のように構成された円錐ころ軸受３は、導入口３０１から導入された潤滑油Ｌが導油孔３０を導出口３０２に向かって図４（ａ）に示す矢印Ａ_１方向に流れ、導出口３０２から導出されて円錐ころ３３の面取り部Ｒに付着し、円錐ころ３３の自転に伴って内輪３１側に向かって矢印Ａ_２方向に移動して、円錐ころ３３の大端面３３ｂと大鍔部３１１の側面３１１ａとの間に供給される。

これにより、円錐ころ３３の大端面３３ｂが大鍔部３１１の側面３１１ａを摺動することによる摩耗や摩擦熱の発生が抑制される。また、導油孔３０には、外輪保持部２００の下端部に貯溜された潤滑油Ｌが導入されるので、例えばオイルポンプから円錐ころ軸受３に潤滑油を導くための油路をトランスアクスルケース２０に設けなくとも、潤滑油Ｌを円錐ころ３３の大端面３３ｂと大鍔部３１１の側面３１１ａとの間に供給することが可能となる。

また、本実施の形態では、複数の導油孔３０、具体的には８つの導油孔３０が外輪３２に形成されているので、少なくとも何れかの導油孔３０の導入口３０１は、潤滑油Ｌが溜まる部分に開口する。このため、トランスアクスルケース２０に外輪３２を組み付ける際に、外輪保持部２００に対する外輪３２の周方向位置を位置合わせすることなく、外輪３２の組み付けが可能である。なお、外輪３２に導油孔３０を１つのみ形成し、当該導油孔３０が鉛直方向の下端部に位置するように外輪３２を組み付けてもよい。この場合、外輪３２がクリープして回転しないように、外輪３２をトランスアクスルケース２０の外輪保持部２００に組み付けることが望ましい。

また、本実施の形態では、外輪３２に導油孔３０を形成したので、カウンタシャフト２４の回転に伴う遠心力の影響を受けずに潤滑油Ｌが導入口３０１から導油孔３０に導入される。つまり、仮に潤滑油Ｌを導く導油孔を内輪３１に形成した場合には、カウンタシャフト２４の回転に伴う遠心力により、当該導油孔に潤滑油Ｌが導入されにくくなるが、本実施の形態では、外輪３２に導油孔３０が形成されているので、潤滑油Ｌが遠心力の影響を受けずに導入口３０１から導油孔３０に円滑に導入される。

（付記）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、この実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で、一部の構成を省略し、あるいは構成を追加もしくは置換して、適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、カウンタシャフト２４を支持する一対の円錐ころ軸受３，４のうち、左側の円錐ころ軸受３に本発明を適用した場合について説明したが、右側の円錐ころ軸受４に本発明を適用してもよい。また、デフケース２５２を支持する円錐ころ軸受２５８，２５９に本発明を適用することも可能である。

また、上記実施の形態では、自動車のトランスアクスル２に用いられる円錐ころ軸受３に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、トランスアクスル以外の装置に用いられる円錐ころ軸受に本発明を適用してもよい。またさらに、本発明を円錐ころ軸受以外の転がり軸受、例えば玉軸受や円筒ころ軸受に適用してもよい。

３…円錐ころ軸受（転がり軸受） ３０…導油孔
３０１…導入口 ３０２…導出口
３１…内輪 ３１０…外周面
３１０ａ…内輪軌道面 ３１１…大鍔部
３１１ａ…側面 ３２…外輪
３２０…内周面 ３２０ａ…外輪軌道面
３２１…凹部 Ｃ…中心軸線
Ｌ…潤滑油 Ｏ…自転軸
Ｒ…面取り部

Claims (6)

1. 支持対象の回転部材と共に回転する内輪と、前記内輪を囲む外輪と、前記内輪の外周面に形成された内輪軌道面及び前記外輪の内周面に形成された外輪軌道面を転動する複数の転動体とを有する転がり軸受であって、
   前記外輪に、潤滑油を前記内周面に導く導油孔が形成されている、
   転がり軸受。
2. 前記転動体は、直径が異なる小端面及び大端面を両端部に有すると共に、前記小端面側から前記大端面側に向かって徐々に外径が大きくなる円錐状の外周面を転動面として有する円錐ころであり、
   前記内輪には、前記大端面に対向する側面を有する大鍔部が径方向外方に突出して設けられており、
   前記導油孔は、前記外輪の軸方向両端部のうち前記大鍔部の外側に対向する端部の近傍における前記内周面に、前記潤滑油を導出する導出口が開口している、
   請求項１に記載の転がり軸受。
3. 前記円錐ころは、前記転動面と前記大端面との間に面取り部を有し、
   前記導油孔は、前記円錐ころの自転軸に対して垂直な方向に沿って前記面取り部と対向する部位に前記導出口が開口している、
   請求項２に記載の転がり軸受。
4. 前記導油孔は、前記潤滑油が導入される導入口が、前記大鍔部の外側に対向する端部とは反対側の端部に開口している、
   請求項２又は３に記載の転がり軸受。
5. 前記外輪には、前記導入口が形成された側の端部に前記潤滑油が溜まる凹部が形成されており、
   前記凹部に貯溜された前記潤滑油が前記導入口に導入される、
   請求項４に記載の転がり軸受。
6. 前記導油孔は、前記導出口が前記導入口よりも前記外輪の径方向外方に位置するように、前記外輪の中心軸線に対して傾斜して形成されている、
   請求項４又は５に記載の転がり軸受。

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